Lenkachse Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf vordere Lenkachsen
für Strassenfahrzeuge und insbesondere auf eine einstellbare Radbefestigung daran.
#;s ist bei Strassenbahnfahrzeugen bekannt, die vorderen lenkbaren Räder derart
anzubringeng dass ein Sturz geschaffen wird, d. h. eine geringfügige i#eigung
jedes .t#ades entweder nach innen oder nach aussen in bezug auf die vertikale Mittelebene
senkrecht zum Erdboden, um eine Achsverbiegung unter Last oder ähnliche Ausrichtun!##sfehler
auszugleichen und eine gleichmässige uadabnutzung zu erzielen. Eine andere Anbringungsart
für ein lenkbares Rad ist als Vorspur bekannt, die
eine geringfügige
oder Rückwärtsneigung des Achszapfens zur Vertikalen darstellt, um den Rücklauf
des Rades in eine gerade Vorwärtsstellung zu erleichtern, nachdem eine Kurve durchfahren
wurde. Die mit dem Einstellen dieser besonderen Stellungen der Räder verbundenen
Wjnkel, .L die üblicherweise in den Achszapfen liegen, sind gewöhnlich sehr klein,
beispielsweise bis zu 1 0 plus oder minus fÜr den Sturz und 1/2
0 bis 3 a plus oder minus fÜr die Vorspur. Üblicherweise wird der
Sturz vom Fanrzeughersteller dauerhaft in die Achse oder einen anderen Radträger
eingebaut. Es kann sich jedoch während des 3etriebes des Fahrzeuges als wünschenswert
herausstellen, entweder den Sturz oder die Vorspur oder beide infoltge einer Achsverbiegung,
infolge eines Verschleisses in den Lenk-oder Aufhängegestängeverbindungen oder aus
anderen Gründen neu einzustellen, die sich durch ungleiche Radabnutzung und Fressen
oder durch Übersteuerung im 2a11 einer ungenauen Vorspur anzeigen.
Bei
Personenwagen kann die Einstellung des Sturzes und der Vorspur üblicherweise leicht
durch Einsetzen oder Entfernen einer geneigten Anzahl-von Unterlagen an den Radaufhängungs-Gestängeverbindungen
durchgeführt worden. Bei Nutzfahrzeugen jedoch, die üblicherweise eine starre durchgehende
Vorderachse des Elliot-Typs oder des umgekehrten Mliot-,Ilyps aufweisen, bei der
die Achsachenkei schwenkbar an den Enden der starren Achse mittels Achszapfen angelenkt
wird, ist.die Linstellung des Sturzes gewöhnlich sehr schwierig. Bisher musste eine
Sturzeinstellung an starren Vorderachsen im allgemeinen durch Biegen des Achsträgers
durchgeführt werden. Abgesehen von der unerwünschten zusätzlichen und metallu--gisch
nac#tteii-it-."e-i die durch dieses Verfahren dem Actisträr-er t: >Z
wird,
ist es kostspielig, zeitraubend und höchst ungenau. ,iachdem man auf diese Weise
versucht hat, den Sturz einzustellen, sind ausserdem die 2edersitze ari der Achse
nicht länger in einel- gemeinsanen. Ebene, und um einer. Fehler in der Federaufhänwuüg
zu verhindern, müssen sie neu ausgericatet oder geschliffen
werden,
um wieder in derselben Ebene angeordnet zu werden. All das ist teuer und
unerwünscht kompliziert. Die-vorliegende Erfindung schafft.Mittel, um den Sturz
bei den lenkbaren Radanordnungen von Strassenfahrzeugen, besonders an Vorderachsen
des umgekehrten Elliot-Typs bequem einzustellen, ohne die Achse genau bieFen zu
müssen. Das wird in der bevorzugten Ausführungsform durch Vorsehen eines Achszapfens
in Verbindung mit einem Achsschenkel und einem Lagerauffe erreicbt, der in einer
exzentrischen Hülse drehbar gelatrert ist, so dass bei einer -urehung des Achs-Zapfens
von Hand in der Hülse die Winkellage der Achsscnenkelspindel und damit die vertikale
Netgung des lenkbaren Rades verändert werden kann. Lirie derartige Sturzeitistellung
wird infolge der besonderen KoristruKtion in den Vorderlenkachsanordnungen,
mi-, denen sich-die vorliegende ##rfindung befasst, auch die Vorspur beeinflussen.
Ugs ka.in jedoch leicht durch Uii-7,erlareii zwischen deiri l#'edersi-.z und der
Feder korrigiert werden. Der Einstellbereich i.,-,t vorzur--#sweise zwischen
-1 0 bis +1 0 , abhängig von der positiven oder negativen Sturzlage.
Dieser bereIcci hat sich in den meisten -2-ä!lE"n als ausreicbend erwiesen.
Die
vorliegende Erfindung schafft auch Mittel an dem Achszapfen, um die eingestellte
Lage des Sturzes sichtbar anzuzeigen, so dass eine schnelle Sichtüberprdfung vorgenommen
werden kann, um den genauen 13etrag der erforderlichen Sturzveränderung zu messen,
Ein weiteres ;Biel der Erfindung liegt in der Schaffung einer Achszapfen- und Exzenterhülsenbaugruppe
für die Achsschenkel an entgegengesetzten Enden einer Fahrzeugvorderachse des umgekehrten
Elliot-Typs, mittels der der Sturz jedes lenkbaren Rades eingestellt werden kann.
Weitere Ziele und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung
mit der Zeichnng. Darin Fig. 1 eine Vorderansicht einer starren durchgehenden
2wirzeugvorderachse, bei der sowohl der linke als auch der rechte Achszapfen in
seiner Lage in seinem entsprechenden Lagerauge gezeigt ist, 2ig. 2 eine teilweise
abgebrochene und im Schnitt dargestellte Vorderansicht der Achsschenkelanordnung
an einem Ende einer starren Vorderachse
gemäas einer bevorzugten
Ausführungsform der neuen Erfindung, wobei das andere Ende konstruktiv gleich iatt
Fig. 3 eine Oberansicht des Achszapfens und den Lagerauges im wesentlichen
entlang der Linie 3-3 inFig. 2t Fig. 4 einen Schnitt durch den Achszapfen
im wesentlichen entlang der Linie 4-4 in Fig. 27 Fig. 5 eine Ansicht des
oberen Lndes des Achazapfens im wesentlichen entlang der Linie 5-5 in Fig.
29 Fig. 6 einen vergrösserten Schnitt durch die Achszapfen- und Exzent'erhÜlsenanordnung,
der den Achszapfen in einer Lage für 1 0 positiven Sturz zeigt und eine Anzahl
von verschiedenen Stellungen andeutet, in denen der Achszapfen innerhalb des Bereich-es
von 180 0 in jeder Drehrichtung eingestellt werden kann,
eineder
Fig. 6 ähnliche Ansicht, die den Achazapfen in der Stellung für
00 Sturz zeigt, Fig. 8 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, die
den Achazapfen in der dtellung fÜr 10 negativen Sturz zeigtg Fig.
9 und 10 Ober- und Unteransichten der exzentrischen Einstellhülso
ausserhalb der Baugruppe und Fig.11 eineu vergrösserten Teilschnitt, der die obere
Dichtkonstruktion zeigt. Fig. 1 zeirt eine starre durchgehende Vorderachsbaugruppe
10 des umgekehrten Elliots-Tjps von mehr oder weniger Konstruiction mit Ausnahme
des Achszapfens und der zugehörigen BefestiL"uiii#:skc)iistruktion an äiii etitf:ei-.-eiic7esetzte-i
i#nden.*Diese Achsbaugruppe beste#.t aus einem massiven Träger 11, der an
seinen etitge- eiigesetzten mit eii.eiii fest angebrachten La#:-ei,auc-re
12 versenen ist, das eine zylindrische Jurchganpsbohrung 13 zum Befestigen
der Achszapfenbaugruppe
aufweist. Die Achsen 14 der Bohrungen
13 sind entgegengesetzt in Bezug auf die vertikale Ebene 15 geneigt,
die durch einen Punkt 16 hindurchgeht, wo die Achse 14 eine horizontale Ebene
17 durch die Lageraugen 12 mitten durch die Enden der Bohrungen
13 schneidet. Achszapfen 18 sind in den Lageraupen 12 in Fig.
1 befestigt, und zum ausführlichen Verständnis jeder Achszapfenbefestigung
- und -einstellung wird auf die Fig. 2 bis 5 Bezug genommen. Fig.
2 zeigt in grösserer Darstellung das linke Ende der Achsbaugruppe 10 vom
vorderen Ende des Fahrzeuges aus gesehen. Da diese Baugruppe von dem umgekehrten
Elliot-Typ ist, erstreckt sich jedes Lagerauge 12 zwischen die oberen und unteren
Arme 19 bezw. 20 eines Achssehenkels 22, der mit dem Achsträger durc11 den
Achszapfen schwenkbar verbunden ist. Eine aussen zylindrische Hül?e 23 ist
in der Bohrung 13 drehbar einstellbar angeordnet und miteiner schrägen exzentrischen
konischen Innenbohrung 24 versehen. Ein radialer Flansch 25 am unteren Ende
der Hülse 23
ist in einer entsprechenden Zylindersenkung 26 im unteren
Ende
des Lagerauges 12 geführt. Das weitere Ende der konischen Bohrung 24 liegt am unteren
Ende des Flansches 25. Die Achse der Bohrung 24 schneidet die Achse der Bohrung
13 bei 16 und ist etwa 1 0 nach unten und nach innen in 3ezug
auf die Achse der Bohrung 13 geneigt. Um das obere Ende der Hülse
23 herum, wie es am besten in Fig. 11 gezeigt ist, ist ein zusammendrückbarer
Dichtring 27 vorgesehen, der in einer Aussparung 28 in der oberen
Fläche des Lagerauges angeordnet ist, um Schmutz und Feuchtigkeit aus der Bohrung
auszuschliessen. Die HÜlse 23 ist bei 29 axial -e-V schlitzt, um eine
radiale Ausdehnung und Zusammenziehung zu ermöglichen und dadurch ein Fressen der
Hülse in der Bohrung 13 zu verhindern. Die HÜlse 23 kann den Achszapfen
18 aufnehmen, der einen geringfügig konischen mittleren Abschnitt
31
aufweist, der in der Hülse 23 konzentrisch zur Bohrung 24 liegt.
j)er Achszapfen 18 wird in der Hülse 23 undrehbar, beispielsweise
durch einen hei1132, gehalten, der eifie schräge Achszapfen-Keilnut 33 und
eine zugehÖrige schräge Hülseu-Keilnut 34 Überbrückt, so dass, wgnn der Achszapfen
gedreht wird, die hülse 23 mit ihm in der Bohrung 13 zu einem später
klar werdenden
Zweck gedreht wird. Der untere zylindrische Abschnitt
35 des Achszapfens 18 unterhalb der Hülse 23 erstreckt sich
durch ein Axialdrucklager 36, das das Lagerauge 12 auf dem unteren Arm 21
des Achsschenkels 22 trägt, indem der Flansch 25 der Hülse 23 auf
dem äusseren Haltering 37
des Lagers 36 aufliegt. Unter dem Lager
36 erstreckt sich das untere Ende 35 des AChSZaDfens drehbar in eine
Zylinderbohrung 38 im unteren Arm 28 des Achsschenkels 22 hinein',
die mit einer Büchse 39 ausgekleidet ist. Das untere Ende der Bohrung
38 ist durch einen scheibenförmii:##en StoDfen 41 verschlossen, der in der
Bohrung durch einen Klemmring 42 ge#halten wird, um Schmiermittel einzuschliessen
und Schmutz und Feuchtigkeit auszuschliessen. Diese Verschlusskonstruktion ist vorteilhafterweise
ähnlich der in der US-Patentschrift 2 665 957 erläuterten. Der zylindrische
obe-,--e Abschnitt 43 des Achszapfens 18
zi ri erstreckt sich in und durch
eine 'ylinderbo'rung 44 im oberen Arm 19 des Achsschenkels 22. Die Bohrungen
38.und
44- in den unteren bezw. oberen Achsschenkelarmen fluchten und sind axial konzentrisch
zueinander. Der obere Endabschnitt 43 des Achszap:#ens ist mit dem unteren
Endabschnitt 35 koaxial aber von geringerem Durchmesserg und eine starre
zylindrische Auagleichnhülso 45 ist vorgesehen, die den oberen Abschnitt umgibt,
und zur Drehung in der Bohrung 44 in einer Büchse 46 angeordnet. Der obere Abschnitt
43 de* Achazapfenn erstreckt sich aus der Bohrung 4-4 nach aussen und ist mit einem
Gewindeabschnitt 47 mit ,verringertem Durchmesser versehen, auf dem eine V*erriegelungsmutter
48 angeordnet ist. Eine lösbare Abdeck- und Dichtungsbaugruppe 49 ist um die Mutter
48 herum vorgesehen, um das Gewinde gegen Korrosion und andere Beschädigung zu schützen.
Die untere Pläche des oberen Achssehenkelarmes 19 ist mit einer Zylindersenkung
51 versehen, die die Bonrung 44 umgibt und einen zusammendrückbaxen Dichtring
52
aufnimmt.,um zu verhindern, dass Schmutz und Feuchtigkeit in die Bohrung
44 eindringen. Eine relativ dünne flache aber axial starre Abstandsscheibe
53 umgibt den Achszapfen lose in dem Zwischenraum
zwischen
der Bodenfläche 54 des.oberen Achs-. schenkelarmes 19 und der oberen Fläche
55 des Iagerauges 12. Die Scheibe 53 ist axial zwischen die Hülse
45 an einer Seite-und die Exzenterhülse 23 an der anderen Seite eingeklemmt.
Die 8,cheibe 53 ist axial um einen geringen Abstand von den Fla:ichen 54
und55 entfernt und bildet gegenüberliegende Flächen, die ständig die zusammendrückbaren
gegenüberliegenden Dichtringe 27 und 52 während allen Betriebobedingungen
berÜhren. Inf olge dieser einzigartigen Scheiben- und Dichtungsringanordnung hat
der Achsschenkel 22 die MÖglichkeit, seine Winkellage geringfügig zu ändern, wie
es bei der Einstellung gemäss der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Wenn
die Winkelstellung der Hadbefestigungsspindel 56 des Achssehenkels 22 in
Beziehung zur Mittelachse "s Lagerauges 12 um eine Linie parallel zur Achse der
Vorderachse zum Zweck der Sturzeinstellung geändert wird, sichert die Vorsehung
der Dichtscheibe 53 in Verbindung mit den zusammendrÜckbaren Dichtungen
27 und,52 die ständigevAufrechterhaltung einer dichten Abdichtung. Beim Zusammenbau
der Konstruktion gemässder #-;rfindung werden zuerst die HÜlse 45 und die Büchsen
39 und 46
in die Bohrungen der oberen und unteren Achsschenkelarme
und die Exzenterhülse 23 in die Bohrung 13 des Lagerauges eingesetzt.
Dann wird das Lagerauge 12 zwischen die Achsschenkelarme eingeführt, wobei seine
Bohrung im wesentlichen mit den Bohrungen der Achsschenkelarme fluchtet, und das
Ende des Achsschenkels und der Achse werden in dieser zusammengebauten Lage durch
geeignete Befestigungen gehalten. Die Dichtringe 27 und 52 und die Scheibe
53 werden dann in die Baugruppe zwischen den oberen Achsschenkelarm
19 und das Lagerauge 12 eingesetzt, und das Drucklager 36
wird zwischen
den unteren Achsschenkelarm 21 und das Lagerauge 12 eingesetzt. Jetzt wird der Achszapfen
18 nach oben durch die untere Achsschenkelarmbonrung eingeführt und in seinen
Sitz gepresst, bis das Gewindeende 47 entsprechend Über den oberen Achsschenkelarm
19 hervorsteht. Der Zusaiiiiiienbau wird dann durch Anbringen der Mutter
48 auf üem Gewindeabschnitt 47 und 2estziehen derselben geü;en die HÜlse 45 vervollständigt,
bis die Mutter 48, die Scheibe 53 und die Hülse 23 sich in axial starrer
k:aftübertragender Beziehung befinden. Weiteres Anziehen der Mutter 48 bis zu einer
zweckmässigen Drehkraftgrenze
zieht den Achszapfen 18 nach
oben, bis sein konischer mittlerer Abschnitt 31 fest in der Exzenterhülse
23 eingekeilt ist, die wiederum in festen Reibungssitz mit der Bohrung
13 ausgedehnt wird. Auf diese Weise wird der Ac»hezapfen 18 mit dem
Achsträger 11 starr verbunden, und der Achsschenkel 22 ist auf dem Lagerauge
12 zur Schwenkbewegung relativ zu diesein um die Achse des Achszapfens
18 angeordnet, die in Fig. 2 bei 57 angedeutet ist und durch den Punkt
16 hindurchläuft, In der vorliegenden Erfindung wird der relative Sturzwinkel
vorteilhafterweise durch die einstellbare Exzenterhülsen- und Achszapfenanordnung
hervorgerufen, wie sie oben beschrieben wurde. Durch einfaches Schwenken des Achszapfens
18 um seine Achse, wodurch sich die Hülse 23 mit ihm in der Bohrung
13 dreht, kann jeder gewünschte Sturzwinkel innerhalb eines vorbestimmten
Bereiches erzielt werden. In Fig. 2 ist der eingestellte Sturz mit 1 0 positiv
von der horizontalen Ebene 17 angedeutet, die durch den Punkt 16 hindurchgeht,
d. h. die Achse 58 der Radlagerspindel verläuft unter einem Winkel
yon 10 zur Ebene 17. Eine Drehung des. Achszapfens 18 in einer
Hichtung verursacht in-
folgt der Exzentrizität der Hülse
231 dass die Spindelachne 58 nach oben oder nach unten von der Horizontalen
verlagert wird, und gleichzeiti& wird dadurch verursacht, dase die Achse
57 des Achszapfens 18 sich auf einer Kreinbahn um die Achse 14 des
Lageraugen 12 bewegtl so daaß der Achazapfen winklig verschoben wird, Diese Beziehung
ist in den Fig. 6
bis 8 dargestellt. Pig. 6 zeigt den Winkeleinstellbereich
des Sturzes für negative und positive Worte, wenn der Achaza2fen 18 und die
Exzenterhülse 23 gemeinsam um die Achse 14 in den Lagerauge über
1800 -im Uhrzeigersinn oder in Gegenuhrzeigersinn gedreht worden. Es wird
bemerkt worden, daso eine bekannteoteste Beziehung zwischen den Veränderungen im
Sturzwinkel und den zugehÖrigen Veränderungen im Vorspurwinkel besteht, die derart
ist# daas bei einer Drehung im Uhrzeigersinn 10 po-
sitiver Sturz
00 Vorspur, l'/20 positiver Sturt 1/20 negative Vorspur, 00 Sturz
10 negative Vorspur, 1/2c) negativer Sturz 1/2o negative Vorspur und
10 negativer ßturz 0o Vorspur bedeutet, während bei einer Drehung
in Gegeauhrzeigersinn 1/2 0 positiver Sturz 1/2 0 negative Vorspur.,
00 Sturz 10 positive Vorspur und 1/20
negativer Sturt
112 0 positive Vorsour bedeuten. Diese unvermeidliche aber renau bexannte
Vorspuränderung kann jedoch, wentl sie une-rwünsc-nt ist, leicht in der oben erwähnten
Art durch Unterlag-en zwischen dem 2edE5rsitz und der Ceder ausgeglich.en worden,
um die beste La#-.e für die Lenkbe#influssung zu erhalten. Um das ÜberDrüfen der
Sturzwinkelveränderung zu erleichtern, otine dass iie 1,2,#.igwieripren Verfahren
notwendir- sind, die bisher notwendig waren, wird ein AnzeiC-epfeil oder eine ähnliche
Miarkierung, wie z. B. der Pfeil 60, auf der oberen Flc;'-'.che des Achszapfens
18 vorgesehen, wie es in Fi-. derrostellt ist, um dem 1-#gec#iarliker
die üichturig und den-Betrag der Sturzveränderung deutlich anzuzeigen. Die bevorzugte
AusfÜhrung ist der--rt, dass, wenn der Pfeil-60 axial nach aussen weist,
d. fl. von der LänFsmittellinie des Fahrzeuges fort, wie es in den
3 und 6 dargestellt ist, 1 0 positiver Sturz angezei-j#t wird.
Von dieser La--e aus L#s relativ 1,5-icht sein, den Achszapfen 4 um jeden
iturzwinkel intierhalb ;,es zur stetienden berei-crit--s zu erhalten-r
In
2ig. 7 zei--t die ausgezogene Linie den Achszapfen 18 in der im Uhrzeigersinn
gedrehten 0 0-
Sturzstellung, und die unterbrochene Linie zeigt den Acnszapferi
18 in der im Gegenuhrzeigersinn gedrehten 00-Sturzstellung. Yig.
8 zeigt den Acäszapfen 18 in der um 1800 verdrehten Lage, in
der er 1 0 negativen Sturz hervorruft. Aus 2ig. 1, die die gesamte
vordere LenIcachse mit den linken und recaten Lap#erau,#en und den eingebauten Achszapfen
und #rxzenterhÜlsen zeigt, wird verständlicti sein, dass die 2instellun- üe-r, linil-en
und rochten "x-#en-Uarhülse und die AnordnuaGen der Achszapfen 0 i ca
s i r mit Lor Aus:iah; e, dass ic ung-okehrt lieid D
In
1 ist 10 positiver Sturz für beide Anordnuii"-,eti da-1.--lestellt.
Ur.q die.selbe Liictitung der Vorspurwinkelveränderung in der IN'eigung des Achszapfens
#a beidr##ji r,-,iden sicherzu.-,tellen, wona der iturz eingestellt wird, müssen
die c;-el#,-eiiüberliep-eiiCi.eri Ac#iszapfen in U*ic#ituii#---eii zueinander gedreht
werden, d. h., woria de#, Achszapfen linken Encie des im #a-ed--etit wird. muss
der
Aeilszapfen am rechten Ende im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden,
um die veränderten Vorspurwinkel an beiden Enden in derselben Ebene quer zum Fahrzeug
aufrechtzuerhalten.